Сбор энергии
Сбор энергии ( EH , также известный как сбор энергии, сбор энергии или энергия окружающей среды ) — это процесс, посредством которого энергия извлекается из внешних источников (например, солнечной энергии , тепловой энергии , энергии ветра , градиентов солености и кинетической энергии , также известной как энергия окружающей среды ), улавливается и сохраняется для небольших беспроводных автономных устройств, таких как те, которые используются в носимой электронике и сетях беспроводных датчиков . [1]
Сборщики энергии обычно обеспечивают очень небольшое количество энергии для низкоэнергетической электроники. В то время как входное топливо для некоторых крупномасштабных генераций стоит ресурсов (нефть, уголь и т. д.), источник энергии для сборщиков энергии присутствует в качестве фона окружающей среды. Например, существуют температурные градиенты от работы двигателя внутреннего сгорания и в городских районах, в окружающей среде имеется большое количество электромагнитной энергии из-за радио- и телевещания.
Одним из первых применений энергии окружающей среды, собранной из электромагнитного излучения окружающей среды (ЭМИ), является кристаллическое радио .
Устройства сбора энергии, преобразующие энергию окружающей среды в электрическую, вызвали большой интерес как в военном, так и в коммерческом секторах. Некоторые системы преобразуют движение, например океанских волн, в электричество, которое используется датчиками океанографического мониторинга для автономной работы. Будущие приложения могут включать устройства вывода высокой мощности (или массивы таких устройств), развернутые в удаленных местах, чтобы служить надежными электростанциями для больших систем. Еще одним приложением является носимая электроника, где устройства сбора энергии могут питать или заряжать мобильные телефоны, мобильные компьютеры, оборудование радиосвязи и т. д. Все эти устройства должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать длительное воздействие агрессивных сред, и иметь широкий диапазон динамических характеристик. чувствительность для использования всего спектра волновых движений.
Энергия также может быть собрана для питания небольших автономных датчиков, например, разработанных с использованием технологии MEMS . Эти системы часто очень малы и требуют мало энергии, но их применение ограничено зависимостью от батареи. Извлечение энергии из вибраций окружающей среды, ветра, тепла или света может позволить интеллектуальным датчикам работать неограниченное время.
Типичная плотность мощности, доступная от устройств сбора энергии, сильно зависит от конкретного применения (влияющего на размер генератора) и самой конструкции генератора сбора. В целом, для устройств с приводом от движения типичные значения составляют несколько мкВт/см 3 для устройств с питанием от человеческого тела и сотни мкВт/см 3 для генераторов, питаемых от механизмов. [3] Большинство энергопоглощающих устройств для носимой электроники генерируют очень мало энергии. [4] [ необходима проверка ]
